数据结构第二课 -----线性表之单向链表
作者前言
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链表
- **作者前言**
- 动态顺序表的缺陷
- 动态顺序表的优点
- 链表
- 链表的分类
-
- 单向链表
- 单项链表的操作
-
- 单链表的结构体
- 打印输出
- 创建节点
- 尾插数据
- 链表头插
- 尾删
- 头删
- 链表查找
- 链表的地址前插入
- 链表的地址后插入
- 删除
- 链表的其他操作
动态顺序表的缺陷
- 尾部插入效率还不错，但是头部 和随机删除和随机插入效率很低
- 容量满了就要扩容。扩容分为两种，一种为原地扩容，一种为异地扩容（效率低下），扩容一般都会存在一定的空间浪费，（一次扩大50，而使用就使用一两个）
动态顺序表的优点
- 连续存储说明只需要知道一个地址就可以访问剩下的元素
链表
链表是一种物理存储结构上非连续、非顺序的存储结构，数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指针链接次序实现的 。
这个图是我们想象出来的，图中的方框就是一个节点
为了解决这个问题，前面的大佬就想到了通过地址访问空间，每一个节点存放下一个节点的地址
用plist存放第一个节点的地址，然后通过遍历一一访问
注意:
1.从上图可看出，链式结构在逻辑上是连续的，但是在物理上不一定连续般都是从堆上申请出来的
2.现实中的结点一般都是在堆上申请出来的（动态开辟）
3.从堆上申请的空间，是按照一定的策略来分配的，两次申请的空间可能连续，也可能不连续
服设在32位系统上，结点中值域为int类型，则一个节点的大小为8个字节，则也可能有下述链表
链表的分类
链表有8种，下面我来一一介绍
-
单向或者双向
-
带头或者不带头
-
循环或者非循环
8种链表就是这么来的
单向链表
单向链表是链表中最常用的一种，一个列表节点有两个字段，即数据域和指针域。在单向链表中，指向第一个节点的节点称为“头结点”，最后一个节点的指针域设为null。
单项链表的操作
单链表的结构体
typedef int SLDataType;
//链表元素
typedef struct SListNode
{
SLDataType val;
struct SListNode *next;
//这里只是一个指针,大小是4/8个大小,如果是定义成结构体变量就会出错
}SListNode;
这里要注意的就是struct SListNode next不能写成SListNodenext
打印输出
思路图：
//输出链表内容
void SLPrint(SListNode* phead)
{
assert(phead);
//防止phead的值改变
SListNode* cur = phead;
while (cur!= NULL)
{
printf("%d ", cur->val);
cur = cur->next;
}
printf("\n");
}
这里很容易搞混，一些写出的错误可能就是链表的结尾和地址搞不明白很容易混淆
错误写法：
void SLPrint(SListNode* phead)
{
assert(phead);
//防止phead的值改变
SListNode* cur = phead;
while (cur->next!= NULL)
{
printf("%d ", cur->val);
cur = cur->next;
}
printf("\n");
}
这种情况就会导致最后一个无法打印出来
创建节点
//创建节点(动态开辟,防止出作用域销毁)
SListNode* CreateNode(SLDataType elemest)
{
SListNode* p = (SListNode*)malloc(sizeof(SListNode));
if (p == NULL)
{
perror("CreateNode -malloc");
return;
}
p->next = NULL;
p->val = elemest;
return p;
}
尾插数据
思路： 我们要判断传入的链表中是不是空链表，空链表就是phead =NULL，如果是空链表，我们只需要phead指向插入数据的地址就行，如果不是，我们就要找到最后一个节点，把该节点的成员next的值是该数据的地址，然后把该数据的next改为NULL
void SLPushBack(SListNode** pphead, SLDataType elemest)
{
//创建一个节点
SListNode* Node = CreateNode(elemest);
//找到最后一个节点,判断phead是否是NULL
if (*pphead)
{
SListNode* stall = *pphead;
while (stall->next != NULL)
{
stall = stall->next;
}
//插入
stall->next = Node;
}
else
{
*pphead = Node;
}
}
这里我们要判断两种情况的过程中有一些人可能会写成以下错误：
1.
这个错误就是让stall的地址指向的不是最后一个节点了
2.
就是这里是传值调用，无法更改phead 的值，有很多就误以为更改这个形参就会更改实参了，所以我们要传入phead的地址，改变外面结构体的指针（phead）就要用二级指针
链表头插
思路图：
思路：让phead指向节点2
//头插
void SLPushFront(SListNode** pphead, SLDataType elemest)
{
//创建节点
SListNode* Node = CreateNode(elemest);
//插入
SListNode* tail = *pphead;
*pphead = Node;
(*pphead)->next = tail;
}
尾删
思路:
我们要分三种情况
一种是空链表 : 直接判断*phead
一种是只有一个节点 :判断(*pphead)->next 是否是 NULL
一种是多个节点:
思路:只要tail->next不是NULL,prev=tail,然后 tail指向下一个节点,否则free(tail),然后把prev->next =NULL
//尾删
void SLPopBack(SListNode** pphead)
{
assert(*pphead && pphead);
//一个节点
if ((*pphead)->next == NULL)
{
free(*pphead);
*pphead = NULL;
}
else//多个节点
{
SListNode* prev = *pphead;
SListNode* tail = (*pphead)->next;
while (tail->next != NULL)
{
prev = tail;
tail = tail->next;
}
free(tail);
tail == NULL;
prev->next = NULL;
}
}
或者这样写
//尾删
void SLPopBack(SListNode** pphead)
{
assert(*pphead && pphead);
//一个节点
if ((*pphead)->next == NULL)
{
free(*pphead);
*pphead = NULL;
}
else//多个节点
{
SListNode* tail = *pphead;
while (tail->next ->next != NULL)
{
tail = tail->next;
}
free(tail ->next);
tail->next = NULL;
}
}
错误写法:
这种写法就是一个大错误,主要是分不清prev和tail都是指向同一块空间,且没有考虑一个节点的情况
头删
思路图:
//头删
void SLPopFront(SListNode** pphead)
{
assert(pphead && *pphead);
if ((*pphead)->next == NULL)
{
free(*pphead);
*pphead = NULL;
}
else
{
SListNode* p = (*pphead)->next;
free(*pphead);
*pphead = p;
}
}
或者这样写
//头删
void SLPopFront(SListNode** pphead)
{
assert(pphead && *pphead);
SListNode* p = (*pphead)->next;
free(*pphead);
*pphead = p;
}
这里我们主要还是要区分
pphead = NULL （存储的是空地址）
*pphead = NULL （phead存储的是NULL，但是phead有地址,代表空链表）
（*pphead)->next = NULL(代表的是当前节点是尾节点)
链表查找
思路: 遍历一遍链表,找到就返回地址,找不到就返回NULL
void* SLFind(SListNode* phead, SLDataType elemest)
{
assert(phead);
SListNode* tail = phead;
while (tail != NULL)
{
if (tail->val == elemest)
{
return tail;
}
tail = tail->next;
}
return NULL;
}
链表的地址前插入
这里我们要清楚,传入的地址是否为NULL
思路: 插入分两种情况,一种是头插 一种是插入到多个之间
// 插入pos前面
void SLTInsert(SListNode** pphead, SListNode* pos, SLDataType elemest)
{
//两者不为NULL
assert(pphead && pos && *pphead);
SListNode* tail = *pphead;
// 创建节点
SListNode* newnode = CreateNode(elemest);
if (tail == pos)
{
//头插
newnode->next = pos;
*pphead = newnode;
}
else
{
while (tail->next != pos)
{
tail = tail->next;
}
tail->next = newnode;
newnode->next = pos;
}
}
这里的断言主要分三种情况 一种是 *phead和pos都可以为NULL,相当于空链表插入 ,一种是两者都不为NULL,一种是同时满足,这个要看自己来规定,这里我规定的是两个不能为空
链表的地址后插入
这里我们还是一样要考虑和前面的一样,
// 插入pos后面
void SLBInsert(SListNode** pphead, SListNode* pos, SLDataType elemest)
{
assert(pphead && pos);
//创建节点
SListNode* newnode = CreateNode(elemest);
//插入
SListNode* tail = pos->next;
pos->next = newnode;
newnode->next = tail;
}
删除
思路:主要分析只要第一个节点(只有一个和多个)和多个节点
//删除
void SLErase(SListNode** pphead, SListNode* pos)
{
assert(pphead && pos && *pphead);
//写法1
一个节点
//if ((*pphead)->next == NULL)
//{
// if (pos == *pphead)
// {
// free(pos);
// pos = NULL;
// *pphead = NULL;
// }
//}
//else //多个
//{
// SListNode* tail = *pphead;
// if (pos == tail)
// {
// *pphead = (*pphead)->next;
// free(pos);
// pos = NULL;
// }
// else if (pos->next == NULL)
// {
// while (tail->next != pos)
// {
// tail = tail->next;
//
// }
// tail->next = NULL;
// free(pos);
// pos = NULL;
// }
// else
// {
// while (tail->next != pos)
// {
// tail = tail->next;
// }
// if (pos = tail->next)
// {
// SListNode* prev = pos->next;
// tail->next = prev;
// free(pos);
// pos = NULL;
// }
// }
//}
//写法2
SListNode* tail = *pphead;
if (pos == tail)
{
//头删
SLPopFront(pphead);
}
else
{
//这个无法释放第一个节点
while (tail->next != pos)
{
tail = tail->next;
}
tail->next = pos->next;
free(pos);
pos = NULL;
}
}
链表的其他操作
//不传head ,在pos后面插入
void SLTInsertAfter(SListNode* pos, SLDataType elemest)
{
assert(pos);
//创建节点
SListNode* newnode = CreateNode(elemest);
newnode->next = pos->next;
pos->next = newnode;
}
//不传head ,在pos前面插入,(交换值)
void SLTInsertFort(SListNode* pos, SLDataType elemest)
{
assert(pos);
//创建节点
SListNode* newnode = CreateNode(elemest);
newnode->next = pos->next;
pos->next = newnode;
//交换值
SLDataType val = newnode->val;
newnode->val = pos->val;
pos->val = val;
}
//不传head ,在pos后面删除
void SLTEraseAfter(SListNode* pos)
{
//删除尾节点会报错
assert(pos &&pos->next);
SListNode* prev = pos->next->next;
free(pos->next);
pos->next = prev;
}